2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册5.1电路中的能量课后作业（Word版含解析）

电路中的能量
一、单选题
1．如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，在有些情况中，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积也有相应的物理含义。A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图中的阴影面积记为S。下列说法正确的是（　　）
A．对于一段只含有电热元件的电路，若x轴表示电流I，y轴表示电压U，面积S可以表示电流在这段电路中做功的功率
B．对于做直线运动的物体，若x轴表示速度v，y轴表示物体所受的合外力F，面积S可以表示某速度时对应的合外力做功的瞬时功率
C．对于某电容器的充电过程，若x轴表示时间t，y轴表示电量q，斜率k可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小
D．对于做圆周运动的物体，若x轴表示半径r，y轴表示线速度v，斜率k可以表示对应半径的角速度大小
2．钓鱼爱好者在野钓时，由于环境限制，取水不方便，经常使用一种小型抽水增氧泵，取水便捷，同时还可以给水箱充氧，提高鱼的成活率。其产品的参数如表所示，对于该水泵，下列结论正确的是（　　）（g取10m/s2）
【品名】抽水增氧泵 【规格】
【质量】223g 【电量】2600
【充电方式】USB接口（5V） 【抽水量】约1000
【增氧续航】6h 【照明续航】36h
【气量】6 【抽水扬程】1.8m/最大2.5m
A．水泵的电源充满电可储存电能
B．水泵启用照明功能，可续航36小时，则电源的放电电流约为0.07A
C．水泵启用抽水功能，最大扬程抽水100kg，需克服重力做功
D．这种水泵抽水的效率大约为70%
3．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为和；当电动机正常运转时，电流表和电压表的示数分别为和。不计一切阻力，则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　）
A．电动机的内电阻为
B．电动机正常工作时的效率为
C．电动机的输出功率为
D．若电动机拉着重物m以速度v匀速上升，则
4．2021年11月4日，大连市突发新冠疫情，全市人民众志成城，同心战“疫”，辽宁省各市、县派出近千人的医护人员驰援大连，大连及全省的战“疫”精神传遍全国。在疫情期间，智能机器人被广泛应用各个领域。下表数据是某配送机器人工作的参数。配送机器人满载时，匀速行驶的速度为7.2km/h，此时配送机器人以额定功率工作，所受阻力为总重量的0.02倍，，则配送机器人的内阻为（　　）
参数 额定电压 额定电流 机器人净重 最大承载量
数据 50V 2A 100kg 100kg
A．2.5Ω B．5Ω C．10Ω D．15Ω
5．如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图，图中电压表示数为U，电流表示数为I，通电时间t，则下列说法正确的是（　　）
A．CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动
B．IU是电能转化成化学能的功率
C．IUt是这段时间内电路消耗的总电能
D．IUt是这段时间内产生的总焦耳热
二、多选题
6．有甲乙丙三个电阻，，则（　　）
A．把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比
B．把它们串联在电路中，甲、丙消耗的电功率之比
C．把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比
D．把它们并联在电路中，甲、丙消耗的电功率之比
7．小军同学根据他在电学实验课上获得的实验数据，画出如图所示的图像。其中图线①表示电阻，图线②表示电阻。根据图像信息可判断（　　）
A．当和串联时，两个电阻的阻值不可能相等
B．当两端的电压为12V时，通过它的电流为1.2A
C．当通过的电流为0.2A时，在1min内电阻产生的热量为24J
D．当和并联在电压为4V电路中，电路中总功率为3.6W
三、填空题
8．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则空载时维持扶梯运行的电功率是________kW；这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是________人。（设人的平均质量为60kg）
四、解答题
9．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“，”，小灯泡上标有“”字样，不考虑灯丝电阻的变化，在闭合开关的情况下，断开将滑动变阻器的滑片移到中点时，电压表的示数；再闭合时，电压表的示数。求：
（1）电源电压；
（2）小灯泡的电阻；
（3）闭合和时，小灯泡实际消耗的电功率。
10．设某电阻为R的纯电阻，两端加的电压为U，通过的电流为I，求证：在t时间内在电阻R上产生的焦耳热。（即焦耳定律）
11．图甲所示的新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图乙所示，和均为电热丝，是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的一段时间内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示。求：
（1）电热丝的电阻；
（2）内电饭锅消耗的电能。
12．某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
参考答案：
1．C
【解析】A．根据
对于一段只含有电热元件的电路，若x轴表示电流I，y轴表示电压U，因P、U、I均为状态量，并非过程量，可知面积S不可以表示电流在这段电路中做功的功率。故A错误；
B．根据
对于做直线运动的物体，若x轴表示速度v，y轴表示物体所受的合外力F，因F、v为状态量，所以面积S不可以表示某速度时对应的合外力做功的瞬时功率。故B错误；
C．根据
可知若x轴表示时间t，y轴表示电量q，斜率k可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小。故C正确；
D．根据
若x轴表示半径r，y轴表示线速度v，因r、v是状态量，所以斜率k不可以表示对应半径的角速度大小。故D错误。
故选C。
2．B
【解析】A．因为充电电流和充电时间均未知，所以无法求得水泵的电源充满电可储存的电能，故A错误；
B．水泵启用照明功能，可续航36小时，则电源的放电电流约为
故B正确；
C．水泵启用抽水功能，最大扬程抽水100kg，需克服重力做功为
故C错误；
D．由于不知道水泵的电源充满电可储存的电能，所以无法求得这种水泵抽水的效率，故D错误。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
A．依题意，电动机停止转动时，为纯电阻，其内电阻为
故A错误；
C．电动机正常工作时，输出功率为
联立，可得
故C错误；
B．电动机正常工作时的效率为
故B正确；
D．若电动机拉着重物m以速度v匀速上升，则
即
故D错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
根据
可得
机器人满足
解得
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．由于铜板接电源的正极，因此CuSO4溶液中的阴离子向铜板定向移动，A错误；
BCD．该电路是非纯电阻性电路，IU是消耗电能的总功率，其中有一部分转化为化学能，还有一部分产生焦耳热，因此，IUt是这段时间内电路消耗的总电能，而是这段时间内产生的总焦耳热，其余的才转化为化学能，B、D错误，C正确。
故选C。
6．AD
【解析】
【详解】
AB．把它们串联在电路中，通过它们的电流相等，所以根据公式
可得
A正确，B错误；
CD．把它们并联在电路中，它们两端的电压相等，所以根据公式
可得
故C错误，D正确。
故选AD。
7．BCD
【解析】
【详解】
由图像知
随电压的增大而增大
A．当和串联时，流过二者的电流相等，根据图像有交点处，如果电压和电流怡好为两图线交点的数据，则阻值可能相等，A错误；
B．当两端的电正为12V时，通过它的电流
B正确；
C．当通过的电流为0.2A时，在1min内电阻产生的热量
C正确；
D．当和并联在电压为4V电路中，电路中总功率
D正确。
故选BCD。
8． 1.9 25
【解析】
【详解】
[1]根据
代入数据解得
[2]根据乘坐最到人时
解得
9．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）当开关和同时闭合时，滑动变阻器被短路，电压表测灯泡两端的电压，同时也测电源电压，故电源电压为
（2）当只闭合，断开时，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，则有
此时电路中的电流为
则小灯泡的电阻为
（3）闭合和时，小灯泡实际消耗的电功率为
10．见解析
【解析】
【详解】
在t时间内电流做功
根据欧姆定律
得
纯电阻电路中电流做功将电能全部转化为焦耳热，所以
11．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由图乙电路图分析可知，当开关S、均闭合时，电阻和并联，电路中总电阻最小，电流最大。当开关S闭合，断开时，电路中电阻接入电路，此时电路中总电阻最大，电流最小，结合图丙分析可得
（2）由图丙可知，电路电流为3A，则消耗电能为
12．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有
解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有
联立各式解得
，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有
可得
由运动学公式可知
解得
试卷第1页，共3页
试卷第5页，共5页